(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 190893 PL 190893 B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY (19) PL
(11)
(13)
(21) Numer zgłoszenia: 343786
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(22) Data zgłoszenia:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
20.05.2002 BUP 11/02
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
28.02.2006 WUP 02/06
PL 190893 B1
(51) Int.Cl.
8
C22C 9/01
09.11.2000
Stop miedzi z pamięcią kształtu
(54)
(57)
190893
B1
(73) Uprawniony z patentu:
Uniwersytet Śląski,Katowice,PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
Józef Lelątko,Katowice,PL
Henryk Morawiec,Katowice,PL
Stop miedzi z pamięcią kształtu w wysokich temperaturach, zawierający oprócz miedzi, aluminium i nikiel, znamienny tym, że zawiera dodatkowo niob, przy czym wagowa zawartość niobu wynosi 1 - 3%, korzystnie 2%, aluminium 12,5 - 13%, korzystnie 13%, nikiel 0,5 – 3,5%, korzystnie 3%,
tytanu 0,2%, boru 0,05%, resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia w ilości do 0,3%.
2
PL 190 893 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest stop miedzi wykazujący pamięć kształtu w wysokiej temperaturze,
o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i wysokim wydłużeniu oraz bardzo dużym stopniu odzysku
kształtu i dobrej odporności na termiczną degradację.
Dotychczas znanych jest w skali światowej szereg gatunków stopów na bazie miedzi odznaczających się pamięcią kształtu w wysokiej temperaturze. Należą do nich stopy trójskładnikowe zawierające wagowo około 12 - 13% aluminium oraz 3 - 5% niklu (J. Van Humbeeck, M. Chandrasekaran,
R. Stalmans - Proc. Int. Conf. on Mart. Transf. (ICOMAT 1992) str. 1015). Wadą tych stopów są: duża
kruchość, trudności w przeróbce plastycznej oraz niska odporność na degradację termiczną. Celem
polepszenia tych własności dodaje się tytan, bór, cyrkon ( R. Elst, J. Van Humbeeck, L. Delaey - Mat.
Sci. Techn. 4 (1988) str. 644). Znany jest również, pod nazwą CANTiM, stop zawierający wagowo
około 12% aluminium, około 5% niklu, około 2% manganu oraz około 1% tytanu (K. Sugimoto, K. Kamei, M. Nakaniwa - Engineering Aspect of Shape Memory Alloys, T.W. Duering i in., ed. Buttwerworth
- Heinemann, London 1990, str. 89). Dodatki manganu i tytanu poprawiają własności tych stopów,
jednak ich wprowadzenie powoduje trudności technologiczne. Znany jest także inny stop na bazie
miedzi zawierający wagowo 10 - 13% aluminium oraz 1 - 14% srebra (J.M. Gilemany, J. Fernandez,
i in., - J. de Phys. III, 5, 1995, str. 361). Stop ten nie charakteryzuje się jednak znaczącym polepszeniem wymaganych własności, a ponadto wyróżnia się wysokim kosztem produkcji z uwagi na cenę
srebra. Poprawę własności plastycznych stopów miedź-aluminium uzyskano wprowadzając jako trzeci
pierwiastek niob w ilościach 0,3 – 7,9% (H. Morawiec, J. Lelątko i in., Materials Science Forum,
327-327 (2000) str. 291). Stopy te posiadają odzysk kształtu w temperaturze powyżej 300°C. Temperatura ta jest jednak zbyt wysoka dla tego typu stopów, dlatego też charakteryzują się one niską odpornością na degradację termiczną.
Stop miedzi z pamięcią kształtu według wynalazku w istocie swej polega na tym, że zawiera
wagowo: 12,5 - 13% aluminium, korzystnie 13%, 0,5 - 3,5% niklu, korzystnie 3%, 2 - 2,5% niobu korzystnie 2%, 0,2% tytanu i 0,05% boru. Resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia
w ilości do 0,3%. Stop ten może być produkowany znanymi sposobami przez topienie w piecu indukcyjnym i odlewanie statyczne z następną przeróbką plastyczną na gorąco przez wyciskanie, walcowanie, kucie, dalszą przeróbkę plastyczną na zimno oraz obróbkę cieplną polegającą na hartowaniu
z temperatury 850°C.
Dla uzyskania dobrych własności wytrzymałościowych, bardzo dobrej odkształcalności podczas
przeróbki plastycznej na gorąco, dobrej odkształcalności podczas przeróbki plastycznej na zimno oraz
wysokiego stopnia odzysku kształtu w temperaturach powyżej 200°C i wysokiej odporności na degradację termiczną, stop zgodnie z wynalazkiem zawiera 12,5 - 13% wagowych aluminium - korzystnie
13%, a także 2 – 2,5% wagowych niobu - korzystnie 2%. Korzystnie dla sterowania zakresem temperaturowym odzysku kształtu stop także zawiera 0,5 - 3% wagowych niklu. Również korzystnie zawiera
on 0.2% wagowych tytanu i 0,05% wagowych boru.
P r z y k ł a d: W elektrycznym piecu indukcyjnym topi się stop zawierający wagowo: 13% aluminium, 2% niobu, 3% niklu, 0,2% tytanu i 0,05% boru, reszta miedź. Ze stopu odlewa się sposobem
statycznym wlewki płaskie o grubości 30mm. Wlewki te po homogenizacji nagrzewa się do temperatury 800°C i walcuje na gorąco do grubości 0,7 mm. Gotowe taśmy hartuje się z temperatury 850°C do
wody. Tak otrzymane taśmy posiadają wytrzymałość na rozciąganie wyższą niż 600 MPa, przy wydłużeniu większym niż 7.5%, a współczynnik odzysku kształtu jest większy od 95% i nie ulega zmianom
po starzeniu w temperaturze 300°C w czasie do 50 godz.
Zastrzeżenie patentowe
Stop miedzi z pamięcią kształtu w wysokich temperaturach, zawierający oprócz miedzi, aluminium i nikiel, znamienny tym, że zawiera dodatkowo niob, przy czym wagowa zawartość niobu wynosi 1 - 3%, korzystnie 2%, aluminium 12,5 - 13%, korzystnie 13%, nikiel 0,5 - 3,5%, korzystnie 3%, tytanu 0,2%, boru 0,05%, resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia w ilości do 0,3%.
Departament Wydawnictw UP RP
Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.